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Die Replikation der Erbsubstanz DNA beruht auf der Aktivität spezieller Enzyme, den DNA-abhängigen DNA Polymerasen: Sie kopieren die schon vorliegende DNA und verknüpfen neue Bausteine zu einem exakten Replikat dieser DNA. „Wir haben in den verschiedenen DNA-Polymerasen der Hefe einen bislang unentdeckten Eisen-Schwefel-Kofaktor gefunden“, erklärt Privatdozent Dr. Antonio Pierik von der Philipps-Universität, Senior-Autor der Studie. Der Eisen-Schwefel-Komplex (Fe-S-Cluster) ist erforderlich, um das Zusammenspiel der verschiedenen Polymerase-Untereinheiten zu stabilisieren.
Es war schon länger bekannt, dass DNA-Polymerasen das Metall Zink für ihre Funktion benötigen. Die Erstautorin Dr. Daili A. J. Netz ging nun der Vermutung nach, dass die Kopierfunktion dieser Enzyme neben Zink auch eine Eisen-Schwefelverbindung erfordern könnte. Wie das Autorenteam aus Marburg und St. Louis in den USA nunmehr in ihrer biochemischen Studie zeigen konnte, binden alle vier DNA-Polymerasen der Hefe tatsächlich einen Fe-S-Cluster. Um dessen genaue Funktion aufzuklären, fügten die Forscherinnen und Forscher Mutationen in die Bindestellen einer DNA-Polymerase für Fe-S-Cluster ein. Die Konsequenz war eine gestörte Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Untereinheiten des Enzyms, was letztlich zum Tod der Zelle führt.
„Das Vorliegen eines lebensnotwendigen Eisen-Schwefel-Clusters ändert das bisherige Verständnis davon, wie DNA-Polymerasen in der Zelle arbeiten“, resümiert der Marburger Zellbiologe Professor Dr. Roland Lill, Ko-Autor der aktuellen Studie: „Unsere Daten weisen darauf hin, in welcher Weise die DNA-Replikation beeinträchtigt ist, wenn der Cluster fehlt.“
Die vorliegende Forschungsarbeit wurde unter anderem durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Von Behring-Röntgen-Stiftung und die Max-Planck-Gesellschaft finanziell gefördert.
Originalveröffentlichung: Daili J. A. Netz & al.: Eukaryotic DNA polymerases require an iron-sulfur cluster for the formation of active complexes, Nature Chem. Biol. (2011), DOI: 10.1038/10.1038/nchembio.721
Weitere Informationen:
Ansprechpartner: PD Dr. Antonio Pierik,
Institut für Klinische Zytobiologie und Zytopathologie
(AG Professor Dr. Roland Lill)
Tel.: 06421 28-63856
E-Mail: pierik@staff.uni-marburg.de
Professor Dr. Roland Lill,
Institut für Klinische Zytobiologie und Zytopathologie
Tel.: 06421 28-66449
E-Mail: lill@staff.uni-marburg.de
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